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                冷卻水循環利用的意義

                添加時間:2018/09/11


                節省水資源,緩解水危機
                如前所述,我國的水資源是貧乏緊缺的,各地先后不同程度地出現了水危機,有些地方還出現了農業用水、工業與城鎮用水、水運、漁業等相互爭水問題(Emerson)。 目前我國工業用水約 605 億m3/a ,冷卻用水按75 %計為 454億m3/a 。如直接排放是對水資源的極大浪費,會增加水資源緊缺矛盾和水危機,如采用冷卻后循環使用,則僅補充蒸發、排污、滲漏的水量,一般不超過3 %,即每年僅補充水量小于 13.62 億m3 水,節省水資源 440.4 億m3/a 。一個年產數萬噸的化肥廠,每小時用水量為 6000~10000m3。采用循環水回用后,每小時僅需補充新鮮水 100~150m3。
                循環冷卻水的水質要求并不高(見表1-2)。小型冷卻水塔在噴灑管道上方和下方 都有曲折鏤空的PVC膠做的散熱板隔開,以增加水滴的散熱時間。設計成如此形狀是應為雙曲線形狀有利于水和空氣進行對流換熱。如果把污、廢水處理(chǔ lǐ)后達到冷卻水的水質標準,回用于循環冷卻水,則不僅沒有占用水資源,而且開辟了第二水源―――污廢水回用,同時最大化減少了排污量,有利于環境保護和生態平衡。這方面已有不少的成功經驗,早在 1990 年太原市北郊污水廠,二級處理(chǔ lǐ)(A2/O 法)水量 1.5 萬t/d ,其中 1 萬t/d 回用于太原鋼鐵廠的循環冷卻水;1991 年大連春柳河污水廠,二級處理(chǔ lǐ)(常規曝氣)水量 6 萬t/d ,其中1 萬 t/d 用于化工廠循環冷卻水的補充水;1993 年大連開發區污水廠,二級處理(chǔ lǐ)(A/O 法)水量 6 萬t/d ,其中 3 萬t/d 用于熱電廠循環冷卻水;1995 年北京方莊小區污水廠,二級處理(chǔ lǐ)(A/O 法)水量 4 萬t/d ,其中 2 萬t/d 用于熱電廠循環冷卻水。著名的北京高碑店污水處理(chǔ lǐ)廠,規劃二級處理(常規曝氣)100 萬t/d ,計劃90 %以上回用,其中主要回用于高碑店發電廠的循環冷卻水。1996 年之后,大連馬欄河污水廠(A2/O 法)、邯鄲市污水廠(三溝式氧化溝)、大同市東郊污水廠、西安市污水處理廠、鞍山市污水廠等,處理后均回用于循環冷卻水。
                污水回用首先出現在大連、青島、北京等水資源緊缺地區,以后逐漸向全國發展,回用的大戶是循環冷卻水。對于我國水資源貧乏、緊缺、普遍出現水危機的情況(Condition)下,把用水大戶――冷卻水進行循環使用,這對于緩解水危機、水資源供需矛盾和使國民經濟(jīng jì)高速持續發展,是重大的措施和有力的保證。
                節能節電,節省投資(意義:是未來收益的累積)
                節能節電,節省投資(意義:是未來收益的累積) 冷卻水循環利用節省水資源,同時節能節電、節省投資。這些是以冷卻水循環利用與直接排放進行比較的。為說清楚問題(Emerson),以冷卻水量 1 萬t/d(416t/h)為例,進行以下方面比較。
                1.節能節電比較
                雖然冷卻水的水質與自來水相比,要求不高,但如果采用冷卻后直接排放,則對地面水水源來說,需建水廠凈化處理(chǔ lǐ)后才能使用。現建水廠的投資(意義:是未來收益的累積)暫先不計,先計其節能節電、節省電費的比較。設從水源取水送至水廠凈化處理構物的一級泵站揚程為20m ;從水廠清水池把水送至冷卻設備(shèbèi)和產品(Product)的二級泵站揚程為30m 。則電耗按式(121 )計算

                一年電耗為1816×365 = 662840k W/a ,電費以1k W 0.6 元計,則一年電費為 39.77 萬元。冷卻水循環使用不需要水廠,故不需要
                  一、二級泵站,僅需要 2 臺 200t/h 的冷卻塔(The cooling tower),逆流式 200t/h 冷卻塔配水系統(system)的高約 4m 左右,加上水頭損失和出水余壓,以 8m 計,則一天的電耗為: E1 = 1000×0.115741×8×24/102×0.75 = 290.5kW/d 一年的電耗為 106028kW/a,一年的電費為 6.362 萬元,每年節電55682kW,節省電費33.534 萬元。小型冷卻水塔主要應用于空調冷卻系統、冷凍系列、注塑、制革、發泡、發電、汽輪機、鋁型材加工、空壓機、工業水冷卻等領域,應用最多的為空調冷卻、冷凍、塑膠化工行業。
                2.水處理(chǔ lǐ)藥劑費及工資
                水廠水處理(chǔ lǐ)藥劑費以每噸水0.05 元計,則一年的藥劑費為14.6 萬元。 1 萬t/d 水廠,三班制,包括(bāo kuò)干部、水質化驗人員、門衛、駕駛員,還應考慮輪休,以24 人計,平均工資以1500 元/(人?月)計,則一年的工資為43.2 萬元。上述兩項為57.8 萬元。
                3.造價比較
                建造產水量為 1 萬t/d 的水廠,按目前的投資(意義:是未來收益的累積),偏低的估算為 1000 元/t 水,則 1 萬t/d 水廠需投資1000 萬元。冷卻水塔是一種將水冷卻的裝置,水在其中與流過的空氣進行熱交換、質交換,致使水溫下降;它廣泛應用于空調循環水系統和工業用循環水系統中。在一定水處理情況下,冷卻效果是冷卻塔重要性能之一,在選用冷卻塔時,主要考慮冷卻程度、冷卻水量、濕球溫度是否有特殊要求,通常安裝在通風比較好的地方。加上土地費、道路、綠化、通電等,遠超過 1 千萬元。而 2 臺每小時冷卻水量為200t/h 的冷卻塔(The cooling tower),售價僅為 6 萬元左右,因此投資(或造價)是沒有辦法比較的。
                不計水廠造價,僅計上述的電費、藥劑費、工資費,循環水冷卻與直接排放相比較,每年可節省 91.334 萬元,10 年為 913.34 萬元。冷卻塔是用水作為循環冷卻劑,從一系統中吸收熱量排放至大氣中,以降低水溫的裝置;其冷是利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換產生蒸汽,蒸汽揮發帶走熱量達到蒸發散熱、對流傳熱和輻射傳熱等原理來散去工業上或制冷空調中產生的余熱來降低水溫的蒸發散熱裝置,以保證系統的正常運行,裝置一般為桶狀,故名為冷卻塔。每天循環冷卻水 1 萬t/d 是很小的水量,相當于一般規模的賓館、飯店的冷卻水。對于大型化肥廠、化纖廠、發電廠、鋼鐵廠等來說,冷卻水量在 20 萬t/d~30 萬t/d 以上,則節能、節電、節省經費是很大很可貴的。
                有利于環境保護和生態平衡
                冷卻水冷卻生產設備(shèbèi)、產品(Product)、制冷機等,水的自身溫度可升到40 ℃~50 ℃以上,而水體的溫度(江、河、湖泊等水溫)一般 10~25℃,則直接排入水體,不僅會產生溫差引起的異重流,而且使水體面上產生霧汽,更主要的是水體水溫升高,使水體中的魚類、水生物及水生植物等逐漸死亡,使水體及水體周圍的生態平衡遭到破壞(vandalism)。同時排放水中含有一定量的污染物,會使水體受到一定的污染。而冷卻水循環使用,就不存在熱水的排放,也不存在上述的熱污染。

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